Кпд трансмиссии ваз 2121

Расчет тяговых и динамических характеристик автомобиля ВАЗ 2121

Расчет внешней скоростной характеристики двигателя. Номинальная частота вращения коленчатого вала. Определение скорости движения автомобиля на каждой из передач. Коэффициент полезного действия трансмиссии. Результаты тягово-динамического расчета.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Исходные данные для расчета

Полная масса, m, кг

Мощность двигателя , кВт

Номинальные обороты n, об/мин

Тип и размер шин

Коэф. перераспределения веса на ведущие колеса л

Коэф. деформации шин ?

Коэф. сопротивления воздуха К,

Горизонтальный участок дороги

с асфальтобетонным покрытием:

коэф. сопротивления качению, f

коэф. сцепления, ц

2. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

Внешняя скоростная характеристика двигателя — это зависимость крутящего момента, мощности двигателя, расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала при полной подаче топлива.

Определение минимальной частоты вращения коленчатого вала.

где: — номинальная частота вращения коленчатого вала, рад/с.

где: n — номинальная частота вращения коленчатого вала, об /мин.

0,19Ч565 = 107 (рад/с)

Для построения внешней скоростной характеристики, зная значения максимальной и минимальной частот вращения коленчатого вала, разделим всю область значений щ на 9 примерно равных промежутков.

С помощью формулы Лейдермана определяем значения мощности двигателя соответственно для каждого значения частоты вращения щ коленчатого вала:

где: — текущее значение мощности, кВт, — номинальная мощность двигателя, кВт, — текущее значение частоты вращения коленчатого вала, (рад/с), — номинальная частота вращения коленчатого вала, (рад/с), A, B, C — коэффициенты, зависящие от типа двигателя (A, B, C=1).

Определим значение, соответствующее значению щдв=100 (рад/с):

Аналогично определяем остальные значения мощности для каждого значения частоты вращения коленчатого вала .

Определение крутящего момента двигателя:

Аналогичным образом определяем остальные значения .

3. Тяговый расчет автомобиля

Определение скорости движения автомобиля:

где: r — радиус колеса, м.

где: d — посадочный диаметр колес, дюйм; B — условная ширина профиля шины, мм; л — коэффициент высоты профиля шины; ? — коэффициент деформации шины.

В соответствии с параметрами шины d = 16 (дюймов) и B = 175 (мм), л = 0,80 см.

Для радиальных шин ? = 0,14 — 0,2. Принимаем ? = 0,14.

Рассчитаем значения r:

где: Un — передаточное число k-той передачи, Uo — передаточное число главной передачи.

Определим значение Va для первой передачи при щ = 107 рад/с:

Аналогичным образом определяем значения скорости движения автомобиля на других передачах и значениях щ.

Расчет сил, действующих на автомобиль.

Тяговая сила на ведущих колесах определяется по формуле:

где: — коэффициент полезного действия трансмиссии, которая зависит от типа и конструкции автомобиля, усредненные значения для механических трансмиссии легкового автомобиля равны 0,9.

Определим первое значение тяговой силы на I-ой передаче:

Аналогичным образом определяем значения автомобиля на других передачах и значениях щ.

Максимальное значение тяговой силы по сцеплению колес с дорогой Pсц определяем выражением:

где: — сцепной вес автомобиля (вес приходящийся на ведущие колеса), Н. — коэффициент сцепления с дорогой.

где: — полная масса автомобиля, кг. g — ускорение свободного падения, м/с.

= 0,7 — 0,8. Принимаем = 0,8.

Сила сопротивления качению Pk определяется выражением:

где: Ga — вес автомобиля, Н; f — коэффициент сопротивления качению.

Принимаем f = 0,014.

Сила сопротивления воздуха рассчитывается по формуле:

где: k — коэффициент обтекаемости; F — площадь лобовой поверхности, ; — скорость движения автомобиля, м/с.

где: B и H ширина и высота автомобиля соответственно, м.

F = 0.78Ч1,68Ч1,64= 2,15 ().

Рассчитаем значения на первой передаче:

Остальные значения на других передачах рассчитываем аналогично приведенному примеру.

Расчет динамического фактора автомобиля.

Динамически фактор — это удельная избыточная тяговая сила, которая затрачивается на преодоление дорожных сопротивлений и разгон автомобиля.

Формула для определения динамического фактора.

Таким же образом рассчитываем остальные значения динамического фактора.

Динамически фактор по сцеплению с дорогой рассчитывается по формуле:

где: — коэффициент сцепления с дорогой. = 0,8.

Определение ускорения автомобиля.

Выражение для определения ускорения автомобиля имеет вид:

где: — суммарный коэффициент дорожных сопротивлений; g — ускорение свободного падения, м/с. — коэффициент учета вращающихся масс.

где: — уклон дороги.

Так как расчет ведется для сухой горизонтальной асфальтобетонной дороги, то =0. Поэтому справедливо равенство:

где: Uk — передаточное число k-той передачи;

— 0,04-0,08. Принимаем = 0,08.

Рассчитаем значение на I -ой передаче:

Остальные значения на других передачах рассчитываем аналогично приведенному выше примеру.

Значение на всех передачах: =2,12; = 1,34; 1,18; 1,12; 1,09.

Для примера определим одно из значений ускорения автомобиля на I-ой передаче:

Аналогично приведенному примеру рассчитываем остальные значения ускорения на других передачах.

Строим график ускорения автомобиля на всех передачах в и — координатах. Для каждого из рассчитанных значений определяем обратную величину .

Определение времени разгона автомобиля.

Для определения времени разгона автомобиля до какой-либо скорости необходимо разбить всю область под кривыми графика в , — координатах на вертикальные участки, нижние основания которых — отрезки оси абсцисс, а верхние представляют собой части кривых графика. Рассчитав значения площадей , всех участков, можем определить время разгона автомобиля до скорости соответственно по формуле:

где: =- площадь k-го участка, мм(l- длинна основания, h- средняя высота); — масштаб скорости автомобиля Va на графике обратной ускорению величины ; — масштаб величины .

Определение пути разгона автомобиля.

Для определения пути разгона разбиваем все пространство по левую сторону от кривой времени разгона автомобиля на 9 горизонтальных областей, левые основания которых — отрезки на оси координат , а правые представляют собой участки кривой времени разгона.

Рассчитав значения площадей всех областей, можем рассчитать путь разгона …, который необходимо проехать автомобилю для разгона до скорости по формуле:

где: — масштаб времени разгона автомобиля , .

Рассчитаем значения пути разгона …до скорости соответственно .

Расчет и построение графика пути торможения автомобиля.

Тормозные свойства автомобиля можно оценить величиной минимального тормозного пути за время торможения с максимальной эффективностью. Для этого используем зависимость:

где: — скорость автомобиля; — время запаздывания тормозов (принимаем = 0,05с); — время нарастания (принимаем = 0,4с).

Считаем два варианта торможения: на сухой и мокрой дороге с асфальтобетонным покрытием с коэффициентами:

Как работает трансмиссия нивы

Автомобиль ВАЗ 2121, иначе говоря, «Нива» — поступил в серийное производство в 70-х годах прошлого века. Такой автомобиль относится к классу легковых машин повышенной проходимости. В истории отечественного автопрома «Нива» стала первой машиной, в конструкции которой применялся полный привод. Рассмотрим подробнее устройство трансмиссии. Сделать это следует для того, чтобы понять, почему с учетом почти 40-летней истории трансмиссия нива отличается от множества прочих аналогичных машин, оснащенных полным приводом и возможностью переключения классическим способом или при помощи вискомуфты.

Трансмиссия в ряду семейства «Нивы» (2121, 2131) сконструирована таким образом, что полный привод подается на 4 колеса. Также характерным выступает наличие межосевого дифференциала. Трансмиссия включает в себя КП, раздаточный механизм, пару карданных валов, а также оба моста. Характерным отличием модели 2131 является удлиненный кузов. В остальном преимущественные сходства с первой моделью прослеживаются во всем. От мотора происходит передача крутящего момента через коробки передач на «раздатку», а она, в свою очередь, передает момент к мостам.

Дальше через карданные валы он уходит к редукторам. Передний редуктор через дифференциал и шарниры равных угловых скоростей передает момент на колеса. Аналогично для задних, так же выступающих ведущими, колес. Именно потому, что крутящий момент распределяются на 4 колеса одновременно, привод получил название полного. Обозначением является следующее – 4WD. Еще один отечественный автомобиль, устроенный по схожему принципу с «Нивой», — УАЗ.

Дифференциал

Такой механизм представляет собой своего рода распределитель тяговых усилий, идущих от мотора на колеса. Важной особенностью является то, что последние имеют возможность вращаться с различными скоростями. Важность наличия дифференциального механизма обусловлена тем, что во время совершения маневров поворота колесо, находящееся внутри, совершает количество оборотов меньшее, если сравнить их с количеством поворотов внешнего.

При отсутствии механизма дифференциала это вызывало бы пагубные последствия, такие как износ и повреждения, ведь получалось бы следующее: одно колесо при выполнении поворота находилось бы в состоянии букса, а второе просто терлось об дорожное покрытие. Особенности конструкции трансмиссии «Нивы» предусматривают наличие 3-х дифференциалов. Они располагаются в каждом из мостов и в раздаточном механизме.

При движении машины по ровной дороге и прямолинейно дифференциалами усилие тяги разделяется поровну между всеми 4-мя колесами. При недостаточном сцеплении колес с покрытием, появлении пробуксовки дифференциалы перераспределят нагрузку на буксующее и скользящее колесо таким образом, чтобы первое получило большее усилие, а второе, соответственно, меньшее.

Мы уже упоминали УАЗ. Несмотря на многие сходства, следует понимать, что полный привод ВАЗа выполнен в стиле «пат-тайм». Это значит, что при подключении оси крепко связываются друг с другом, и вращение происходит с одинаковыми скоростями. Такое устройство накладывает некоторые ограничения на использование полного привода – возможность его применения лишь в случаях, когда дорожные условия позволяют проскальзывание. В случаях же с твердыми асфальтовыми дорогами и трассами рекомендуется переводить машину в режим монопривода.

Блокирование дифференциалов

Иногда можно встретить заблуждение на тему того, зачем нужна маленькая ручка рядом с рычагом переключения на «Ниве». Некоторые автовладельцы считают, что она нужна для подключения переднего привода. Однако передний привод у данного автомобиля подключен постоянно. Как и задний. У автомобилей семейства «Нива» полный привод является постоянным. Ручка же на самом деле служит для переключения режимов работы дифференциала раздаточного механизма.

В положении «вперед» работа дифференциала протекает в обычном режиме, если же двинуть ее назад, дифференциал блокируется, и усилия от мотора поступают на дифференциалы мостов, что делает привод более жестким. Стоит отметить, что существуют также специальные типы блокировок для передних и задних мостов.

В теории при их применении в условиях, когда машина застряла, она сможет преодолеть препятствие при наличии достаточного сцепления с покрытием хотя бы одного колеса. Блокировку дифференциала в таком случае лучше проводить перед преодолением препятствия, но никогда нельзя делать после попадания в тяжелую для преодоления область. Такое применение блокировки позволит избежать износа и повреждений трансмиссии.

Ряд передач на понижение

Часто можно столкнуться с заблуждением следующего типа: переключение задней ручки может повысить мощностные характеристики мотора. Но это неправда. Она служит для того, чтобы сменить передаточное число между мотором и колесами. При увеличении его увеличатся тяговые усилия на колесах. В раздаточном механизме существует также понижающий редуктор.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Вот его работу и можно контролировать посредством задней ручки. При переключении рычага назад мы будем иметь передаточное число в виде 2,135 – это и есть пониженная передача. Включение такой передачи на понижение рекомендуется производить только тогда, когда машина стоит, и выжато сцепление. Несмотря на то, что руководство такого ограничения не содержит, новичкам и неопытным водителям «Нив» не рекомендуется производить переключение во время движения, так как раздаточный механизм «Нивы» не снабжен синхронизатором.

Советы владельцам

Для того, чтобы вождение вашего автомобиля стало комфортным, ознакомьтесь с некоторыми важными моментами:

1. Обычное, стандартное расположение передней и задней ручки – вперед и назад соответственно. Движение при таком режиме можно и нужно осуществлять на участках, характеризующимся ровным и гладким покрытием.
2. Блокировать дифференциал путем переключения передней ручки в заднее положение лучше всего на дорогах, характеризующихся повышенной скользкостью. Такая мера придаст «Ниве» устойчивости. Стоит понимать, что после преодоления проблемного участка ручку потребуется вернуть в исходное положение.
3. Как было отмечено ранее, передача на понижение должна активироваться перед вероятным препятствием, но не в то время, когда машина уже застряла.
4. Стоит понимать, что включение блокировки на неподвижном автомобиле иногда невозможно, даже если выжать сцепление. Это может быть вызвано тем, что зубцы муфты уперлись в зубцы шестеренки. В таком случае можно пробовать активировать блокировку, начав медленное движение и выполняя некрутой поворот. Если же проблемы возникают с выключением блокировки, то рекомендуется выполнить ту же процедуру при выжатом сцеплении и небольшом покачивании руля.

Заключение

Рассмотренные особенности автомобиля «Нива» и тонкости в устройстве конструкции его трансмиссии делают его по-настоящему уникальным и обладающим повышенной проходимостью транспортным средством. Важно лишь учитывать нюансы применения и активации тех или иных функций полного привода. Удачи на дорогах!